Alcançar o potencial da ligação da sua fábrica ao IoT

Determinar os objetivos da digitalização

Posso ver o estado de funcionamento de todas as minhas máquinas em todo o mundo. Nunca tinha conseguido ver tantos dados sobre as nossas operações ao mesmo tempo e posso criar os meus próprios modelos para os aprofundar ainda mais.

As tecnologias digitais estão a transformar a manufatura. Embora possa não saber exatamente o que pretende no final ou o que é que a digitalização significa para a sua organização, é importante identificar os tipos de objetivos empresariais que a digitalização suporta.

A digitalização significa utilizar as últimas tecnologias para transformar as operações de manufatura. Muitas vezes, começa por ligar os equipamentos das fábricas. Nos últimos anos, o custo dos componentes que suportam conectividade caiu drasticamente. Atualmente, a inclusão de consumíveis como etiquetas RFID nos produtos é muito barata. Os preços dos sensores baixaram, o que aumentou o número de equipamentos novos vendidos com capacidades incorporadas para sensores, ao passo que os equipamentos mais antigos podem ser reequipados ou ativados para IoT a preços mais reduzidos. Ao mesmo tempo, agora é possível recolher e analisar enormes quantidades de dados gerados por sensores e dispositivos, graças a tecnologias como a cloud e as análises avançadas.

A transformação digital significa tirar partido de capacidades como estas para obter informações que permitem tornar o seu processo de manufatura mais rápido, eficiente e flexível. Os benefícios da manufatura ativada para a digitalização podem incluir:

  • Visibilidade melhorada nas operações de manufatura - tome decisões mais informadas com uma perspetiva em tempo real do estado de funcionamento
  • Utilização melhorada - maximize o desempenho e o tempo de atividade dos recursos com a visibilidade necessária para monitorização e gestão central
  • Redução do desperdício - tome medidas mais rápidas para reduzir ou evitar determinadas formas de desperdício, graças às informações relativas a métricas-chave de produção
  • Poupanças direcionadas - crie valores de referência de utilização dos recursos e identifique ineficiências para permitir melhorias operacionais
  • Qualidade melhorada - localize e corrija problemas em equipamentos mais cedo para detetar e impedir problemas de qualidade

Para além de compreender as possibilidades, é importante determinar os objetivos empresariais pretendidos. Essa determinação ajuda a criar os alicerces para um caso de negócio e funciona como referência para provar valor. Também é importante começar com pouco e identificar um ponto de partida específico.

Experimentar com origens de dados

Esta simulação mostra dados de fábricas a funcionar em todo o mundo em tempo real. É impressionante.

Utilizar uma solução que possibilita a simulação para experimentar é uma forma isenta de riscos de ver o que a digitalização pode alcançar. As simulações não exigem ligar nenhum do equipamento atual e não afetam as suas operações.

Mesmo que pareça claro que a transformação digital é bastante promissora na teoria, concretizar essa promessa na prática pode ser desafiante. Isso deve-se ao facto de, muitas vezes, o caminho a seguir não ser claro. É comum pensar-se coisas como: "Vejo o valor global da digitalização e da Indústria 4.0 e sei que tenho de fazer mudanças, mas não sei ao certo por onde começar".

A boa notícia é que, para começar, não precisa de um projeto com um âmbito que englobe tudo ou de um ponto de partida exatamente ideal. Fundamental é começar por algum lado com um projeto inicial focado e experimentar e iterar.

As simulações de equipamentos ligados podem ajudar a explorar as suas opções num ambiente de risco reduzido. As simulações dão a liberdade de explorar formas através das quais a mudança digital pode acrescentar valor, como melhor visibilidade, sem afetar as operações.

Ao explorar interfaces e dashboards simulados, pode ficar com uma ideia de como os equipamentos em todo o mundo podem ser vistos de modo holístico, incluindo tanto uma vista geral do desempenho, como informações detalhadas sobre o estado de máquinas individuais. Mesmo que a ligação das operações por todo o planeta seja um passo muito posterior, ver os resultados de uma simulação em primeira mão pode ajudar a refinar os seus objetivos e a ter uma ideia melhor das possibilidades.

Ao decidir que solução utilizar para permitir este esforço, é importante selecionar uma tecnologia que ofereça uma configuração rápida e fácil de simulações e de recursos do mundo real. Por exemplo, com a solução de fábrica ligada do Microsoft Azure IoT, pode gerar rapidamente um ambiente simulado e implementá-lo em minutos.

Contando com uma melhor compreensão do que é possível ser feito na teoria, o passo seguinte é ligar os equipamentos no mundo real e experimentar.

Ligar os equipamentos sem disrupções

Posso ligar algumas máquinas ao mesmo tempo para ver como funciona e as minhas operações não são afetadas. Posso começar devagar.

A digitalização não tem de ser feita de uma assentada. Ligar um conjunto específico de equipamentos permite-lhe experimentar a uma pequena escala e ao seu ritmo, sem interromper as operações, o que proporciona uma base sobre a qual criar e aumentar horizontalmente para toda a organização quando tiver tudo preparado.

Uma coisa é ver dados simulados, outra é ligar os seus equipamentos e ver dados e informações das suas operações em tempo real. Felizmente, com a tecnologia certa, esta transição que consiste em ligar os equipamentos pode ser bastante fácil.

A mesma solução tecnológica utilizada para as simulações deveria também oferecer uma forma de ligar os seus equipamentos e de processar os dados que os mesmos geram. A ligação dos equipamentos pode ser relativamente simples. Num nível mais básico, envolve:

  1. Determinar o protocolo de comunicação que os equipamentos utilizam
  2. Ligar os equipamentos a um dispositivo gateway que consolide os dados das várias máquinas
  3. Ligar o gateway à cloud para dar visibilidade para o estado e as métricas-chave de desempenho

Depois disto, tem tudo preparado para começar a explorar dados dos equipamentos em tempo real.

Tenha em conta que, para que este processo seja fácil e simples, é fundamental ter uma solução tecnológica flexível e segura, que minimize potenciais riscos e disrupções. Por exemplo, a solução de fábrica ligada do Microsoft Azure IoT utiliza o software já existente numa máquina para fazer a ligação - não é preciso instalar nada novo nas máquinas.

Ter o tipo certo de solução também permite ligar os equipamentos sem os colocar offline, bem como ligar partes individuais dos mesmos ao seu próprio ritmo, sem que tenha de ligar tudo de uma só vez. Quer ligar uma máquina agora para experimentar e ligar toda a cadeia de montagem no início da próxima semana? Deveria ter a flexibilidade para o fazer. Quer ligar tudo rapidamente e começar a recolher informações o mais depressa possível? A sua tecnologia não devia fazê-lo perder tempo.

Contextualizar e visualizar o desempenho do fabrico

Posso ver o estado de funcionamento de todas as minhas máquinas em todo o mundo. Nunca tinha conseguido ver tantos dados sobre as nossas operações ao mesmo tempo e posso criar os meus próprios dados para os aprofundar ainda mais.

Os equipamentos ligados dão mais visibilidade para o estado das operações, anomalias, tendências e outras informações de desempenho. Essa visibilidade é a base para fazer uma série de melhorias operacionais.

O valor dos equipamentos ligados são os dados que geram. Quando as máquinas estiverem ligadas, pode começar a tirar partido da visibilidade em tempo real para indicadores de desempenho chave. São rapidamente obtidas várias informações, tais como:

  1. Qual é a pressão e a temperatura de cada componente?
  2. Qual é a tensão consumida e aumentou ou diminui recentemente?
  3. Qual é o estado atual do equipamento? Está online ou offline?

Estes pontos de dados simples, embora críticos, podem fazer uma grande diferença, pois permitem compreender melhor as operações, tomar decisões melhores e obter mais capacidade de resposta. Mas não chega ter os dados. Deve ser fácil extrair as informações através de dashboards visuais e intuitivos, as quais têm de estar prontamente disponíveis para que as pessoas possam tomar medidas com base nas mesmas, como técnicos da casa das máquinas e supervisores de fábricas.

Tal como nas fases anteriores, é importante experimentar. Com uma solução tecnológica robusta, pode identificar rapidamente os pontos de dados a recolher para cálculos de KPI e análises de origens de problemas. Em alguns casos, poderá reparar que está a recolher dados que não são necessários ou que não estão a revelar informações e ajustá-los em conformidade. As soluções com base na cloud permitem melhorar as informações recolhidas. Por exemplo, com a solução de fábrica ligada do Azure IoT, pode controlar os dados a recolher sem ter de enviar um técnico para verificar uma máquina.

Os dados dos equipamentos ligados também são a base para desvendar tendências e padrões. Por exemplo, ao recolher e analisar dados históricos, pode estabelecer os seus próprios valores de referência transversalmente para equipamentos semelhantes e fábricas. Ao comparar os dados em tempo real com os valores de referência, pode monitorizar constantemente se uma parte do equipamento está a funcionar dentro de intervalos normais e identificar anomalias subtis que surjam ao longo do tempo.

Uma abordagem digital à visibilidade operacional oferece um potencial valor enorme. Um inquérito recente da Automation World concluiu que quase três quartos dos inquiridos utilizam dados de montagem ao nível empresarial, mas a ferramenta mais vezes citada como a mais comum foram as folhas de cálculo. Com uma solução de fábrica ligada, a inteligência operacional está disponível de forma automática e imediata, permitindo decisões melhores e mais rápidas ao nível do processo de fabrico e ao nível da administração.

Fazer mudanças operacionais com base nos dados

Posso agendar a manutenção em qualquer fábrica sempre que quiser. Posso ter a certeza de que temos as peças e os técnicos certos preparados, para minimizar o tempo de inatividade.

Em última análise, os equipamentos ligados são úteis quando geram mudanças. As anomalias podem ser detetadas e corrigidas rapidamente. As marcações de manutenção podem ser otimizadas, para minimizar as disrupções. Não há limite para os tipos de melhorias geradas por dados que se tornam possíveis.

A visibilidade proporcionada ao ligar os equipamentos acrescenta valor quando essas informações geram mudanças operacionais. Melhor visibilidade e informações possibilita identificar problemas e responder mais depressa, tomar decisões melhores e pôr em prática mudanças operacionais.

Por exemplo, detetar anomalias através de informações em tempo real dá-lhe a possibilidade de intervir mais depressa. Usemos, como exemplo, uma máquina que está a apresentar sinais de uma falha prestes a acontecer, como um aumento do consumo energético. Com a capacidade de monitorizar o desempenho através de um dashboard ao vivo, pode ficar a saber de imediato quando é que essa condição vai ocorrer e enviar rapidamente um técnico de reparação para corrigir o problema.

Do mesmo modo, a monitorização face a valores de referência possibilita uma abordagem ainda mais próativa. Pense num cenário em que a temperatura dos rolamentos num equipamento está a aumentar. Se tiver estabelecido um valor de referência fornecido pelo fornecedor do equipamento ou mediante a análise de dados de máquinas semelhantes utilizadas com fins similares, pode determinar com exatidão quando é que a temperatura ultrapassa o intervalo normal e agendar a manutenção antes que a falha ocorra. Aplique esta abordagem de valor de referência e de monitorização nas linhas de montagem e nas instalações e a sua capacidade de prever falhas e reduzir custos aumentará significativamente.

Outra vantagem da visibilidade é que permite identificar equipamentos em sobreaproveitamento ou em subaproveitamento e fazer as melhorias correspondentes. Por exemplo, uma máquina pode ser bastante utilizada numa determinada fábrica e muito pouco noutra. Com a possibilidade de ver o desempenho lado a lado, pode identificar mais facilmente essas discrepâncias e investigar os motivos subjacentes às mesmas. Pode revelar problemas como as máquinas não estarem a funcionar devidamente ou a manutenção estar a ser mal feita ou determinar que essas diferenças estão relacionadas com diferentes operadores. Pode também descobrir melhores práticas que pretenda implementar de forma mais vasta. Quando compara o desempenho entre equipamentos e ao longo do tempo, estes tipos de variações tornam-se mais óbvios e é mais fácil tomar medidas para os mesmos.

Estes são apenas alguns exemplos de potenciais mudanças operacionais possibilitadas pela visibilidade da fábrica ligada. Outros tipos de alterações podem incluir a otimização de processos de produção, para reduzir o desperdício e estrangulamentos, a adição ou substituição de equipamentos e o ajuste dos procedimentos das equipas ou de formações. Quando começar a recolher dados automaticamente e a obter visibilidade, encontrar oportunidades de melhorias operacionais e fazer mudanças é o próximo passo lógico.

Permitir cenários novos e dimensionar

Posso adicionar capacidades quando preciso das mesmas e otimizar as minhas operações em qualquer parte do mundo. Os meus técnicos no terreno têm mais dados sobre as nossas operações do que alguma vez tiveram.

Expanda de uma única linha de montagem para uma vista agregada transversal às suas operações. Adicione equipamentos e capacidades novas ao seu ritmo. Utilize a sua solução como ponto de partida para expandir para cenários como manutenção preditiva.

Nesta fase, já compreendeu o que está envolvido na ligação dos equipamentos, bem como nas informações que pode recolher. O próximo passo é expandir o projeto, por exemplo, ao passar de uma linha de montagem ligada para uma fábrica inteira ligada e, depois, várias fábricas ligadas em todo o mundo. Com uma vista consolidada individual das suas operações, vai tirar partido de informações melhores e mais rápidas sobre o desempenho e a capacidade de comparar o desempenho em toda a organização. Também pode trabalhar com fabricantes terceiros para ligar os equipamentos desses fabricantes e obter informações não só sobre as suas operações, mas igualmente sobre as dos seus parceiros.

Para além de poder alargar a mais equipamentos e fábricas, também pode optar por expandir as capacidades e o âmbito dos seus esforços de digitalização. A visibilidade para o desempenho atual e os dados históricos são dois alicerces para outras alterações digitais, como programas de manutenção preditiva e uma abordagem otimizada à gestão energética.

Por exemplo, um próximo passo lógico é equacionar a manutenção preditiva. Ao aplicar análises preditivas aos dados de desempenho, é possível não só identificar quando as tarefas de manutenção são iminentes, mas também prever com exatidão as necessidades de manutenção antecipadamente. Este é um exemplo de como acrescentar capacidades novas pode proporcionar mais valor, neste caso, mediante a utilização das capacidades de análise preditiva, como machine learning, para detetar padrões subtis e alterações num conjunto de dados de desempenho históricos.

Do mesmo modo, pode optar por integrar os dados de desempenho noutras aplicações empresariais, como um sistema de assistência no terreno. Neste caso, se for detetada uma anomalia, pode ser acionado automaticamente um alerta de assistência e agendar um técnico, também de forma automática, para ver o equipamento com o potencial problema.

A transformação digital pode assumir várias formas e ter muitos significados para a sua operação. À medida que vai desenvolvendo cenários novos e expandindo, o fundamental é continuar a experimentar mediante uma abordagem faseada e continuar a fazer ajustes enquanto as suas necessidades e o seu ambiente evoluem.

Criar a sua solução de fábrica ligada

Introdução